隨著全球能源結(jié)構(gòu)向可再生能源加速轉(zhuǎn)型，儲(chǔ)能系統(tǒng)作為平衡電網(wǎng)波動(dòng)、提升綠電消納的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其降本增效需求日益迫切。在這一背景下，電芯大容量化成為行業(yè)競逐的關(guān)鍵——從280Ah、314Ah到500Ah+，甚至600Ah+產(chǎn)品的問世，電芯迭代周期大幅縮短。然而，大電芯在降低系統(tǒng)成本的同時(shí)，也面臨著系列技術(shù)挑戰(zhàn)，更需經(jīng)歷投資方對(duì)全生命周期安全性與經(jīng)濟(jì)性的嚴(yán)苛驗(yàn)證。本文將從技術(shù)、市場、工藝等多維度，剖析大電芯發(fā)展的內(nèi)在邏輯與未來走向。

01大電芯布局情況

隨著儲(chǔ)能降本增效的需求愈加強(qiáng)烈，電芯正向著更大容量方向發(fā)展，目前，已經(jīng)有近20家電芯企業(yè)推出了500Ah+大電芯產(chǎn)品或相關(guān)規(guī)劃，電芯的迭代進(jìn)程不斷加快。

儲(chǔ)能型電芯從280Ah到300+Ah的迭代大約用了3年的時(shí)間，從300+Ah電芯到500+Ah，甚至是600+Ah的問世僅用時(shí)2年。

寧德時(shí)代通過587Ah電芯鞏固其在大型儲(chǔ)能電站的主導(dǎo)地位，嘗試以“高容量標(biāo)準(zhǔn)”提升客戶的綜合服務(wù)能力；陽光電源以系統(tǒng)集成商身份反向定義684Ah電芯，通過“電芯-系統(tǒng)”協(xié)同設(shè)計(jì)構(gòu)建差異化競爭力；中創(chuàng)新航、瑞浦蘭鈞則主打392Ah電芯規(guī)格，尋求快速切入市場。

電芯及系統(tǒng)集成企業(yè)做大電芯容量已經(jīng)是大勢(shì)所趨，但是項(xiàng)目投資方是否真正認(rèn)同大容量的電芯，目前判斷還為時(shí)尚早，需要經(jīng)過市場的不斷驗(yàn)證，才能鑒別大容量電芯的真實(shí)實(shí)力。

02為什么要做大電芯

電芯是整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)值最大的環(huán)節(jié)，也是儲(chǔ)能集成技術(shù)不斷迭代的主戰(zhàn)場，直接決定著系統(tǒng)的成組方式和集成方案。

其中大電芯核心的本質(zhì)是通過做大電芯容量，減少儲(chǔ)能系統(tǒng)所使用的電池?cái)?shù)量和零部件數(shù)量，以及占地面積，降低儲(chǔ)能電站的綜合投資成本。

如寧德時(shí)代587Ah電芯可將系統(tǒng)零件數(shù)量減少20%，空間利用率提升30%。電芯數(shù)量減少，連接器、熔斷器、BMS采集線束等輔材成本大幅降低。

從系統(tǒng)的運(yùn)維成本來看，相同容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)，大電芯的數(shù)量明顯減少，意味著潛在故障點(diǎn)也隨之減少，監(jiān)控與維護(hù)復(fù)雜度明顯下降，全生命周期運(yùn)維成本隨之縮減。

03大電芯面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

在電芯充放電過程中，當(dāng)電芯容量超過500Ah時(shí)，極片厚度需從150μm增至250μm，Li?在LiFePO?晶格中的擴(kuò)散距離延長，電芯內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)受到阻礙，導(dǎo)致充電末期極化電壓升高，使電芯的老化速度加快，縮短其使用壽命。另外，電芯在充電末期極化電壓升高會(huì)導(dǎo)致電芯內(nèi)部產(chǎn)生過多的熱量，可能引發(fā)熱失控，導(dǎo)致電池起火、爆炸等安全事故。

在制造工藝方面，極片對(duì)涂布均勻性的要求極高，隨著極片的尺寸增加，厚度偏差隨之增加；大電芯的極耳焊接面積增大，虛焊/焊穿概率上升；化成工序中電流分布不均可能導(dǎo)致SEI膜生成差異，影響全生命周期一致性。

在系統(tǒng)集成方面，大電芯對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)集中在精細(xì)化管理與風(fēng)險(xiǎn)控制。大電芯系統(tǒng)中，單電芯重要性顯著提升，若314Ah系統(tǒng)中單個(gè)電芯失效，僅影響約0.3%的簇容量，而684Ah系統(tǒng)中單個(gè)電芯失效可能影響0.6%的簇容量。大電芯的散熱路徑邊長，熱阻大，熱量難以快速傳導(dǎo)至外界，對(duì)熱管理的可靠性設(shè)計(jì)要求較高。為了提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的散熱效果，需要更高流量和壓力的液冷循環(huán)泵，保證冷卻液的快速循環(huán)，且相關(guān)散熱部件必須具備更高的散熱能力和可靠性。

在應(yīng)用端，目前314Ah的系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，對(duì)于投資來說，對(duì)大電芯集成方案的安全性、壽命、系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅停留在設(shè)備方的檢驗(yàn)報(bào)告上，沒有可靠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，大電芯運(yùn)行效果尚不確定，短期內(nèi)接受大電芯集成方案可能存在較大的困難。

因此，在大電芯的規(guī)?；瘧?yīng)用不會(huì)一蹴而就。電芯企業(yè)會(huì)綜合考慮工藝難度、成本、以及市場的接受度，投資商會(huì)綜合考慮電芯的安全性、經(jīng)濟(jì)效益、電芯更換的便利性等因素。

04制造工藝

由于不同企業(yè)在電芯研發(fā)方向和技術(shù)積累等方面不同，導(dǎo)致在大電芯制備工藝上出現(xiàn)分歧，500Ah+大電芯制備主要有卷繞和疊片兩種工藝路線。

疊片工藝的優(yōu)點(diǎn)：疊片工藝極組為層疊結(jié)構(gòu)，極片不存在彎曲，可充分利用殼內(nèi)空間，相比于卷繞工藝，能量密度更高；內(nèi)阻更小，溫升更低，倍率性能更好、安全性能更佳。

疊片工藝的缺點(diǎn)：極片需要進(jìn)行切斷，然后進(jìn)行疊片，而切斷后的斷面存在毛刺以及粉塵掉落，存在內(nèi)短路的風(fēng)險(xiǎn)。加工中毛刺和對(duì)齊控制精度高，需要高精密度的半自動(dòng)或全自動(dòng)設(shè)備來控制切邊，設(shè)備成本和產(chǎn)出成本偏高。

卷繞工藝的優(yōu)點(diǎn)：通過高速旋轉(zhuǎn)卷芯形成卷芯，機(jī)械動(dòng)作少，輔助時(shí)間短，生產(chǎn)效率高；卷繞工藝只需要對(duì)每個(gè)鋰電池進(jìn)行兩處點(diǎn)焊，操作相對(duì)簡單；卷繞機(jī)價(jià)格相對(duì)便宜，投資成本低。

卷繞工藝的缺點(diǎn)：由于卷繞工藝正負(fù)極只有單一極耳，一部分電壓會(huì)被消耗在電池內(nèi)部極化過程中，導(dǎo)致電池的充放電倍率性能較差；在卷繞過程中，極片和隔膜所受拉力容易出現(xiàn)不均勻，產(chǎn)生褶皺，極片的膨脹和收縮，影響電芯循環(huán)壽命。

05規(guī)格統(tǒng)一還是分化

136號(hào)文出臺(tái)后，加快了儲(chǔ)能電站投資運(yùn)營的市場化步伐，投資方更關(guān)注儲(chǔ)能設(shè)備的全生命周期經(jīng)濟(jì)性。由于行業(yè)已對(duì)電芯的“熱失控預(yù)警閾值”、“循環(huán)壽命底線”形成共識(shí)，為不同尺寸電芯的系統(tǒng)適配提供了安全基準(zhǔn)。另外在通信層面，BMS與電芯的通信協(xié)議、狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)逐步統(tǒng)一，使不同尺寸電芯可接入同一套監(jiān)控系統(tǒng)。正是在這種背景下，儲(chǔ)能電芯尺寸的演進(jìn)并非非此即彼的選擇題，而是在統(tǒng)一框架下保留差異化創(chuàng)新的動(dòng)態(tài)過程。

所以短期內(nèi)，不同市場對(duì)容量、密度、成本、安全性的優(yōu)先級(jí)差異，推動(dòng)了設(shè)計(jì)邏輯的分化，314Ah、392Ah與500Ah+電芯將形成互補(bǔ)的競爭格局。314Ah、392Ah電芯繼續(xù)主導(dǎo)2h、4h儲(chǔ)能市場，而500Ah+聚焦4h以上長時(shí)儲(chǔ)能。另外，由于電芯市場競爭逐步加劇，導(dǎo)致不同市場地位的電芯企業(yè)為了獲取更多的市場份額，大電芯的分化也是不同企業(yè)的布局策略出現(xiàn)差異化的結(jié)果，頭部企業(yè)主打單一規(guī)格，去重新定義下一代電芯尺寸；第二梯隊(duì)、第三梯隊(duì)企業(yè)采用多種規(guī)格布局的策略，應(yīng)對(duì)客戶的多樣化需求，導(dǎo)致短期內(nèi)電芯尺寸分化加劇，形成百花齊放的格局。

長期來看，隨著儲(chǔ)能配置時(shí)長的增加，以及大電芯工藝的進(jìn)步，無論是530Ah、587Ah、還是684Ah的電芯，將更加考驗(yàn)其不同市場的應(yīng)用效果，對(duì)整站設(shè)計(jì)的影響，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。集成廠商會(huì)根據(jù)這些因素，選擇適合的技術(shù)路徑，將進(jìn)一步強(qiáng)化了尺寸多樣性，卷繞的工藝的綜合制造成本較低，將會(huì)聚焦600Ah以下的市場，疊片工藝內(nèi)部應(yīng)力分布均勻，產(chǎn)熱低，未來將瞄準(zhǔn)600Ah+市場。

06趨勢(shì)展望

電芯不是一味的尋求做大，還需要考慮投資商的接受程度，因此，大電芯的開發(fā)應(yīng)從儲(chǔ)能系統(tǒng)、交流側(cè)配電、后期運(yùn)營運(yùn)維等方面入手，探討技術(shù)創(chuàng)新的途徑，以實(shí)現(xiàn)LCOS成本的降低。

雖然500Ah+700Ah+基至1000Ah+等大容量電芯絡(luò)繹不絕的推出，但大容量電芯還沒有實(shí)現(xiàn)規(guī)模化裝機(jī)，因此判斷誰將成為下一代的主流產(chǎn)品還為時(shí)尚早。究竟哪種類型電芯最終勝出，還需考驗(yàn)企業(yè)最對(duì)系統(tǒng)邊界的深刻理解、對(duì)技術(shù)臨界點(diǎn)的理性判斷、對(duì)場景需求的靈活響應(yīng)等關(guān)鍵能力。